研究人员已经建立了一个真正的随机数发生器，他们说可以提高打印和灵活的电子产品的安全性。它们由用含有碳纳米管的特殊油墨印刷的静态随机存取存储单元制成。存储单元使用热噪声的波动来产生随机位。
在电子设备内生成随机数非常重要，因为随机数是保护个人设备安全的加密密钥的基础。许多电子设备包含为此目的设计的硬件组件。
也可以通过软件生成随机数。但是基于软件的随机数生成器被认为是“伪随机数”。它们以原始数字或种子开始，并应用数学方程来生成字符串。所产生的模式并不完全是随机的，如果他们找出种子，黑客可以复制它。
因此，基于硬件的“真实”随机数发生器被认为是安全的黄金标准，但是它们可以是庞大的，刚性的并且制造昂贵。通常，它们依赖于激光器和光子检测器来产生基于不能预测的物理现象的随机比特。这意味着它们不适合灵活和印刷的电子设备，而这些电子设备在安全性方面落后于其他小工具。
西北大学纳米材料专家Mark Hersam表示，他的团队建成的新型碳纳米管发生器可以整合到可穿戴设备，微型传感器和标签上，一次性标签可以在牛奶盒等产品上，甚至是智能衣服。也可以使用标准喷墨打印机直接打印到包装上，以加密数据或验证产品未被篡改。
为了开发他们的发电机，Hersam的团队开始使用半导体单壁碳纳米管，随着石墨烯科学家不断寻求新型的半导体材料，它成为早期人群的最爱。硅晶体管接近摩尔定律的迷人存在的结束; 最近的一份报告显示，可能在2021年之后到来。
Hersam的团队使用纳米管溶液 - 一种含有高纯度半导体碳纳米管的墨水，以创建产生随机位的静态随机存取存储器（SRAM）单元。印刷具有纳米管油墨的SRAM单元（其中一家公司大胆地以“ Nink ”的形式出售）是Hersam表示可以为消费电子产品大量销售的相对便宜的过程。
然而，克罗地亚RuđerBošković研究所的研究员Mario Stipcevic指出，他过去所从事的量子随机数发生器已经可以适应到20微米到20微米的范围内，这足够小缝入衣服或挤入连接的设备。
一旦Hersam的团队打印了他们的SRAM单元，就需要实际生成一串随机位。为此，他们利用了在每个SRAM单元中发现的一对逆变器。在正常工作期间，逆变器的任务是翻转任何与之相反的输入，从0到1，或从1到0。
通常，两个逆变器排列成一列，因此第一个逆变器的结果被馈送到第二个。因此，如果第一个变频器将0转换为1，则第二个变频器将取得该结果并将其翻转为0.为了操纵该过程，Hersam的组关闭逆变器的电源并施加外部电压以迫使变频器两个记录1。
然后，一旦SRAM单元被再次供电并且外部电压被关闭，则一个逆变器随机地将其数字转换成与其对应的另一个。“换句话说，我们把[逆变器]处于一个要翻到1或0的状态，”Hersam说。
在这种情况下，Hersam集团无法控制该开关的实际性质，例如哪个变频器会翻转，以及该变频器是否表示1或0。这些因素取决于被认为是热噪声真正随机波动的现象，这是电路固有的一种原子抖动。
没有已知的方法来预测这种噪声，特定时刻的噪声的数量和类型决定了逆变器将吐出的位。该过程产生的第一个位将成为序列中的第一个数字。Hersam说：“如果我们继续重新设置单元格并使其具有热噪声强度，那么出现的一系列位将是1和0的随机串。” 他的团队最近在“ Nano Letters ”杂志上描述了他们的工作。
使用这种由英特尔用于在硅中生成随机数的技术的方法，可以从单个单元格生成一串随机比特，或者并行运行多个单元格以产生更快的字符串。Hersam的团队在试验中没有优化速度，所以他们打印的SRAM单元每秒只产生几位。
对于Stipcevic来说，这个速度（或缺乏）是一个主要的问题。但是赫尔姆森相信他的队伍可以加速进程。“我认为，一旦我们实际优化了这个参数，我们就会有一百万次的改进。”他说。
总的来说，他的团队已经生产了61,411个位。为了评估其随机性，他们将该流分成56个较小的1,096位序列，并将这些序列通过国家标准与技术研究所（NIST）创建的统计测试来确定真实的随机性。发电机通过了9个测试。
Stipcevic指出，NIST共提供了15次随机性测试，许多研究人员使用一百万或更多位的字符串来完成它们。Hersam表示，他的团队与NIST代表进行了磋商，选择了根据他们收集的位数提供有意义的结果的测试。
Stipcevic引发了Hersam工作的其他问题。他说，研究小组不能真正地说明热噪声是真正的随机的，或者如果纳米管发生器如果在诸如耐磨的柔性器件中重复弯曲的情况下会成功地操作。而Stipcevic则表示，要确保所有费用在每次运行之间从逆变器中移除，以避免产生非随机模式，这一点非常重要。
Hersam表示，他的团队通过增加每个SRAM单元在复位阶段所花费的时间来避免任何剩余的费用，并补充说，“热噪声作为随机源的测量和量化是一个很有说明力的现象。
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